Скорость теплового повреждения ДНК

Однако, как видно при экстраполяции кривых, изображенных на 1, к данным, полученным при 4° С и более низких температурах, скорость теплового (спонтанного) повреждения ДНК остается все же достаточно существенной, чтобы учитывать ее при планировании условий хранения органов, тканей и клеток. Это касается соматических клеток (гибридом) и особенно половых. В частности, оценки нестабильности ДНК при таких температурах необходимы для ответа на вопрос о том, каково соотношение скоростей возникновения спонтанных повреждений ДНК и повреждений, индуцированных фоновыми ионизирующими излучениями в половых клетках исчезающих видов животных, которые предполагается сохранять в течение многих десятилетий в условиях пониженных температур в целях получения в будущем из этих клеток полноценных животных. Такие, имеющие практическое значение, оценки скоростей возникновения спонтанных и индуцированных ионизирующими излучениями повреждений ДНК сделаны в.

Исходя из таких оценок автор этой книги рекомендовал хранить клетки и ткани животных или семена исчезающих растений при температуре жидкого азота.

Процесс образования спонтанных однонитевых разрывов лимитируется на этапе депуринизации ДНК, поэтому скорость образования спонтанных однонитевых разрывов должна быть такого же порядка, как скорость депуринизации ДНК. Однако сказанное верно лишь в отношении тепловых разрывов ДНК, хотя часть разрывов ДНК возникает в клетке вследствие реакции с ДНК генотоксических метаболитов типа ОН, О2, Н2О2, перекисей липидов или ионов металлов с переменной валентностью. Кроме того, часть «спонтанных» разрывов in vivo обусловлена «ошибками» в ком-партментализации ДНКаз и их «незапрограммированным» взаимодействием с ДНК. Таким образом, в зависимости от типа клеток и их физиологического состояния общая частота возникновения спонтанных разрывов в ДНК клеток человека in vivo в той или иной степени превышает 2 -103 разрыв ч.

Что касается скоростей возникновения других классов спонтанных повреждений ДНК in vivo, то мы можем оценить весьма приблизительно лишь их порядок. Межцепочечные сшивки образуются в местах депуринизации, вероятно, с частотой Ю-2 — 10~3 от частоты депуринизации. В течение суток в геноме каждой диплоидной клетки человека образуется порядка 60—600 межцепочечных сшивок. Скорость выщепления пиримидиновых оснований в расчете на геном диплоидной клетки человека примерно в 20 раз меньше скорости выщепления пуриновых оснований. Во всяком случае in vitro соотношения скоростей выщепления пиримидиновых и пуриновых оснований из ДНК примерно такие. Следовательно, число пиримидиновых оснований спонтанно выщепляемых из ДНК диплоидной клетки человека составляет около 3103 за 1 сут. Это количество существенно и поэтому можно полагать, что в клетках существуют ферменты, репарирующие апиримидиновые участки ДНК. Следствием дезаминирования цитозина может быть образование урацила.

Как известно, значительная часть динуклеотидов CG в ДНК животных клеток метилирована, хотя содержание 5-метилцитозина в этих последовательностях (небольшое число 5-Мц может содержаться и в других последовательностях) изменяется с возрастом. Из опытов с бактериальными клетками известно, что «горячие точки» при спонтанных мутациях локализованы в сайтах, содержащих 5-Мц. Это свидетельствует о том, что спонтанное дезаминирование 5-Мц (в результате которого он спаривается при матричном синтезе не с гуаниновым основанием, а с адени-новым, что приводит к транзиции GC-кАт) может происходить с биологически значимой скоростью.

Оценка частоты спонтанного дезаминирования цитозина и ее сравнение с частотой дезаминирования цитозина при фоновых дозах облучения клеток млекопитающих. Один из основных путей образования дезоксиуридина в ДНК — дезаминирование цитозино-вых остатков в ДНК и таким образом трансформация их в урацил. Этот процесс протекает и в нормальных клетках, но под влиянием химических агентов его скорость может значительно возрастать. Предполагают, что этот механизм определил появление в эволюции ферментов, выщепляющих урацил из ДНК. В клетках, обработанных алкилирующими агентами, с существенной скоростью функционирует и третий механизм повреждения ДНК в местах расположения урацила. Он состоит в переносе протона от алкилированного гуанина к цитозину. При этом скорость дезаминирования последнего или его спонтанного выщепления из ДНК (образование апири-мидиновых участков) должна резко возрасти вследствие увеличения реакционной способности протонированного цитозина по отношению к электрофильным факторам.

По сравнению с другими, имеющими экзоциклические аминогруппы основаниями, входящими в состав ДНК,— гуанином и аде-нином, цитозин подвергается в водных растворах гидролитическому (спонтанному) дезаминированию со значительно большей скоростью.